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Monitorización de procesos para impulsar el desarrollo de nuevos productos

Una nueva tecnología de monitorización de procesos en línea, que anteriormente no existía, proporcionará a los fabricantes información sobre el tamaño, el número y la composición química de las nanopartículas (NP). Esta tecnología podría revolucionar el diseño, el desarrollo y la producción.
Monitorización de procesos para impulsar el desarrollo de nuevos productos
Las nanopartículas se han convertido en un elemento ubicuo que se utiliza en campos que van desde los recubrimientos hasta la electrónica, la biomedicina o la energía. Si bien la nanotecnología y el desarrollo de nuevos productos experimentan un crecimiento exponencial, la tecnología de monitorización de procesos se está quedando atrás. Actualmente, la monitorización en tiempo real y en línea de los nanomateriales (NM) durante la fabricación no es posible, a pesar de la gran cantidad de herramientas y técnicas de caracterización disponibles para el análisis fuera de línea en un laboratorio.

Este vacío se podría llenar gracias a un nuevo sistema en desarrollo por parte del grupo de científicos financiado por la Unión Europea que trabaja en el proyecto «In-line characterisation of nanoparticles using a combination of analytical techniques in real time» (IN-SIGHT). La plataforma IN-SIGHT analizará la composición química y la estructura de nanopartículas, así como su número, tamaño, forma y movilidad a lo largo del proceso de fabricación, que consiste en un precursor, las nanopartículas, la incorporación en una nueva fórmula y el producto acabado. Además, será capaz de realizar análisis fuera de línea, en línea y dentro de la línea.

Los científicos desarrollaron dos tecnologías distintas para determinar la forma y la movilidad de las nanopartículas. La primera utiliza un microscopio óptico con una celda de flujo de microfluidos, y la segunda una técnica modificada de microscopía mediante luz láser dispersada con un sistema de manipulación de líquidos automático. Para determinar la estructura y la composición de nanopartículas en líquidos, se aprovecharon técnicas espectroscópicas bien conocidas. La configuración era capaz de detectar distintas nanopartículas de un tamaño de alrededor de cinco nanómetros y elucidar su composición química, incluidas las concentraciones de dopajes (cantidades de otros compuestos presentes) y las relaciones núcleo-carcasa (para las composiciones con una carcasa que envuelve el material del núcleo, distinto).

Los investigadores utilizan la espectroscopia ultrasónica, la cual actualmente permite medir la distribución de tamaños de las partículas submicrométricas de óxido de silicio en agua, con el fin de contar las nanopartículas presentes en dispersiones de partículas y determinar sus tamaños. Finalmente, los científicos trabajan en el desarrollo de una infraestructura de análisis de datos que combina las distintas mediciones de todos los instrumentos con el fin de obtener un estimador óptimo de propiedades.

IN-SIGHT está desarrollando herramientas en línea y conectadas permanentemente que no existían todavía para facilitar el procesamiento de las nanopartículas. El sistema mejorará la calidad, la consistencia y el rendimiento de las nanopartículas y, a la vez, facilitará el desarrollo más rápido de productos y diseños nuevos. En resumen, proporcionará un avance importante para la posición competitiva de los fabricantes de la Unión Europea y de la economía de la Unión Europea en conjunto.

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